Đến khoảng 16 giờ, khi bé T. đang ngủ ở võng, trong phòng ngủ trên lầu (có máy lạnh) bỗng nhiên thức dậy và khóc nên Vy đã đi đến và bế bé trên tay, cùng lúc này có một bé khác cũng đang khóc, nên Vy đã ném bé T. xuống nền nhà để qua ẵm bé này.
Thấy bé T. không chịu nín, Vy bực tức dùng chân đá mạnh 2 cái bên hông của bé và dùng tay trái đánh mạnh vào vai phải của bé T. Đến lúc này, bé T. mới dừng khóc, Vy qua dỗ bé khác.
Sau đó, Vy thấy bé T. úp mặt vào gối, dùng hai chân đẩy ra giữa nền nhà và nằm im, khoảng 5 phút sau thì thấy bé T. không cử động nữa. Lúc này, Vy bế bé T. chạy xuống tầng trệt báo cho ba mẹ mình biết.
Vy nói với bà Hằng là T. chơi xong rồi ngủ, sau đó kêu không dậy. Bà Hằng đã đưa bé T. đi cấp cứu tại Trung tâm y tế thị xã Bến Cát. Tuy nhiên, bé T. được xác định là đã tử vong ngoại viện.
Đến ngày 31-3, Vy đã đến Công an thị xã Bến Cát đầu thú và khai nhận toàn bộ hành vi của mình. Vy khai do bực tức vì bé T. khóc nên đã dùng chân, tay và cây gỗ đánh, đá vào vùng bụng, hông, lưng của bé.
Công an thị xã Bến Cát cho biết xét thấy hành vi dùng chân, tay và cây gỗ đánh, đá vào vùng bụng, hông, lưng là những vị trí nguy hiểm đến tính mạng bé T và hành vi của Lê Trần Thúy Vy là có dấu hiệu của tội "Giết người", nên đã chuyển vụ việc đến Công an tỉnh Bình Dương thụ lý theo thẩm quyền.